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施耐德ATV71系列变频器在2×1600kN双向门机上的应用

2018年08月02日 14:28:37 中国传动网

施耐德ATV71系列变频器在2×1600kN双向门机上的应用

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水利部杭州机械设计研究所胡胜方厉红娅龚平

摘要:本文主要介绍了双吊点门式起重机起升机构的机械结构和电气系统的特点,从硬件上阐述了施耐德ATV71系列变频器在双吊点门式起重机上实现负载平衡的方法,并列出了大致的调试步骤与主要调试参数,并针对负载平衡控制技术调试过程中出现的主要现象给出了具体的解决办法。

关键词:双吊点;门式起重机;ATV71变频器;负载平衡;解决办法

1、引言

图1ATV71系列变频器

水电站用门式起重机主要用来起吊闸门,也可做其它的零星起吊工作。在进水口坝段用它起吊工作闸门、检修闸门和拦污栅;在溢流坝段用它起吊溢洪道的工作闸门和检修闸门;在坝后尾水管处用它起吊尾水闸门。当门机在起吊比较宽的闸门的时候,单吊点就不能满足闸门启闭要求,这时我们就要用到双吊点结构型式的门机来起吊闸门。

我单位为乌干达伊辛巴水电站自主研发设计制造的2×1600kN双向坝顶门机主要用于溢洪道表孔检修闸门、溢洪道底孔事故检修闸门和进水口检修闸门的启闭以及进口拦污栅、表孔弧门、进水口快速闸门的安装及维护时的吊装。

施耐德公司推出的ATV71系列变频器采用了高性能磁通矢量控制,可实现高启动转矩和超低速运行,施耐德ATV71系列变频器外形如图1所示。本文主要介图1ATV71系列变频器

绍施耐德ATV71系列变频器在双吊点门式起重机上的负载平衡控制方案。

2、双吊点门式起重机的特点

2.1机械结构特点

本门机起升机构为双吊点,由两套双联平行折线卷筒分别带动一套起重吊具(动滑轮组)。每套卷筒经由一套开式齿轮副以及一台硬齿面卧式减速器,各由一台变频电动机(QABP225S8A)驱动。两套卷扬机构之间设有中间浮动轴,从而实现两套起升机构刚性联接,双吊点同步,减速器、电动机之间采用齿轮联轴器及浮动轴连接。

2.2电气系统特点

由于此起升机构电气控制系统中采用“一拖一”控制方案,即起升机构两台相同电机特性曲线的电机分别由两台相同变频器单独控制,两台起升电机通过浮动轴作为刚性连接,即两台起升电机速度保持同步。由于异步电机滑差的特性决定了在两台以上电机同时驱动一个刚性负载时,会发生负载分配不均的现象,严重的情况下甚至可能在轻负载状态下发生一台电机拖着另一台电机工作,一台电机处于电动状态,一台电机处于发电状态的情况。在这种情况下,两个电机速度同步已经由机械保证,如果采用两个变频器分别驱动两台电动机,则要求变频器能提供力矩均衡控制。为了避免这种情况,使门机每个吊点的力矩均匀分配,本门机的起升机构采用负载平衡方式,调试较为简单可靠。变频器采用施耐德ATV71系列高性能矢量型变频器,其硬件线路如下图2所示:

图2变频器主回路原理图

 

3、负载平衡的实现方法以及调试步骤

基于此台设备中两台起升电机通过机械部分连接,二者速度相同,且每一个电机都由一个变频器来控制,利用施耐德ATV71变频器负载平衡功能,可用于提高两台电机间的转矩分配,为此,基于转矩来改变速度。

1#变频器与2#变频器均采用闭环矢量控制(开环控制也可以),1#变频器和2#变频器都使用同样的速度给定,这个速度给定可以是模拟量,通讯或通过端子的预置速度,这里采用模拟量给定。这种方式在ATV71系列变频器采用闭环方式后可实现高的速度精度和低速下的大转矩输出。ATV71变频器负载平衡实现方法如下:

在设定变频器的参数前,先分别进行电机自整定,自整定通过之后分别将相应参数下载到对应的变频器中去即可。

负载平衡参数设置的方法:1#变频器和2#变频器参数基本设置为一致,负载平衡(LBA)都设置为YES,负载修正(LBC)则根据实际情况做相应调整,一旦LBC设置完毕后变频器自身则会在这个范围内做微调。负载修正(LBC)值一般调整的方法则是起吊一定比例的重物,观察1#与2#变频器输出转矩、电流等参数,如果1#与2#变频器输出转矩或电流相差越大,相应的变频器则报“负载不更随”故障,这时则调小两台变频器的负载修正(LBC)值直到两变频器输出转矩与输出电流一致或相差不大即可。

4、主从调试主要参数

在设定变频器的参数前,先分别进行电机自整定,自整定通过之后分别将相应参数下载到对应的变频器中去即可,这里列出变频器主要的负载平衡控制参数,见表1。

5、调试故障处理

5.1调试故障现象

门机起升机构通电后起升机构以一个恒定的低速和高速空载连续运行,负载修正(LBC)值设置为默认值,观察两台起升电机各自变频器输出的电机转矩,此时两个起升变频器输出的转矩最大相差2%、电机电流以及转速基本一致,如果起升机构紧急加速时则表现出两个电机发出“呜呜”的声音,速度加速到设置值时,则电机声音恢复成正常。起升机构慢慢加载25%、50%、75%、100%、125%额定负载后,观察两台起升电机各自变频器输出的电机转矩,发现两台电机转矩差值慢慢的开始加大。负载加载到额定值的125%时,启动起升机构以一个恒定的速度运行,刚开始两台变频器各自运行正常,随着连续运行时间的积累,两台电机转矩差值慢慢在加大,差值超过一个范围后,最后其中一个变频器报“负载不跟随”故障,此刻两台变频器参数不做调整,将故障消除后起升机构通电启动瞬间继续报“负载不跟随”故障。

5.2故障现象解决办法

当出现以上故障现象后,按照表一设置两个起升变频器的主要参数。当以上变频器主要参数设置完成后,启动起升机构,在变频器面板上选择“1.2监视”,监视“电机转矩”、“电机电流”、“电机速度”,先监视“电机转矩”,在电机转矩基本一致的情况下,再监视电机速度与电机电流。当此三个主要参数基本一致或者相差不大的时候,那负载平衡就调试成功了。当出现电机转矩不一致的情侣况下,根据实际情况调整LBC负载修正值即可。调整完两个起升变频器的相应参数后,起升机构不管缓慢加速还是紧急加速或减速到设置值时,电机都正常运行。从该门式起重机的起升满负载测试结果来看,两个变频器的稳态转矩误差在±2%以内,动态的跟踪响应也比较理想。

6、结束语

经过精心的设计、工厂的测试、调试以及现场的检测,施耐德ATV71系列变频器负载更随控制技术已成功地运用用在乌干达伊辛巴水电站2×1600kN双吊点双向门机上,门机现场安装调试完后的总图如图3所示。经检测,负载平衡控制技术调试简单、实用、稳定、安全可靠,受到老外业主的一致好评,这也为今后起重机械这一方面的电气控制技术的发展起到了抛砖引玉的作用。

图3乌干达2×1600kN门机

供稿:水利部杭州机械设计研究所胡胜方 厉红娅 龚平

本文链接:tech/detail.aspx?id=33077

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